[发明专利]Buck型双电源碳化硅双极性晶体管驱动电路及其控制方法

说明书

技术领域

本发明公开了Buck型双电源碳化硅双极性晶体管（SiC BJT，Silicon Carbide Bipolar Junction Transistor）驱动电路及其控制方法，属于电力电子电路的技术领域。

背景技术

目前文献中针对SiC BJT给出的驱动方式有三种：单电源驱动、双电源驱动电路和离散型双电源驱动。

如图1所示的单电源驱动电路，经低压侧开关管S₁、S₂组成的串联支路接在电源VCC与地之间，电阻R_B接在串联支路中点和SiC BJT基极之间，储能电容C_B接在电阻R_B两端。该驱动电路并不能同时满足驱动损耗最低和开关速度最快的要求。在很多情况下，集电极电流的最大值仅需应用在很短的时间内，在其他的大部分时间内都不需要使用到最大电流。

如图2所示的双电源驱动电路，经低压侧开关管S_1L、S_2L组成的串联支路接在低压电源V_CCL与地之间，电阻R_BL接在串联支路中点和SiC BJT基极之间，高压侧第一开关管S_1H、高压侧第二开关管S_2H组成的串联支路接在高压电源V_CCH与地之间，电阻R_BH、储能电容C_BH组成的支路接在串联支路中点与SiC BJT基极之间。该电路通常根据额定工况来选择电路参数，但实际工作并不总是对应额定工况，这就会使得基极电流在非额定工况时取得过大，造成额外的电路损耗。

如图3所示的离散型双电源驱动电路，R_B1、R_B2…R_Bn，R_SW1、R_SW2…R_SWn组成的开关结构与低压侧开关管S_1L、S_2L串联形成的串联支路接在低压电源V_CCL与地之间，高压侧第一开关管S_1H、高压侧第二开关管S_2H组成的串联支路接在高压电源V_CCH与地之间，电阻R_BH、储能电容C_BH组成的支路接在高压侧开关管串联支路中点与SiC BJT基极之间。该电路的电阻和开关数量过多，会增大驱动电路损耗，且此时的基极电流是有级的不连续的。开关数量的增多也会导致电路结构和控制方法变得复杂。

因此，需要寻求一种能够实现开关管快速开关，减小驱动损耗，基极电流可调，电路结构简单的SiC BJT驱动电路。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对上述背景技术的不足，提供了Buck型双电源碳化硅双极性晶体管驱动电路及其控制方法，不仅在额定工况下驱动损耗小、开关速度快，而且能根据负载工况及时调整基极电流，使驱动损耗最小，解决了碳化硅双极性晶体管现有驱动电路不能同时满足驱动损耗小、开关速度快，且不能根据负载工况调整基极电流的技术问题。

 本发明为实现上述发明目的采用如下技术方案：

Buck型双电源碳化硅双极性晶体管驱动电路，包括：高压快速开通支路、低压驱动Buck电路、关断回路开关，其中，

所述高压快速开通支路：一端接高压电源，另一端接碳化硅双极性晶体管基极；

所述低压驱动Buck电路：输入端接低压电源，输出端接关断回路开关；

所述关断回路开关：一端与碳化硅双极性晶体管基极连接，另一端与碳化硅双极性晶体管发射极连接。

作为所述Buck型双电源碳化硅双极性晶体管驱动电路的进一步优化方案，所述低压驱动Buck电路包括：低压侧开关管、续流二极管、电感、防反流二极管，其中，

所述低压侧开关管：一端接低压电源正极，另一端与电感一端、续流二极管阴极相连；

所述防反流二极管：阳极与关断回路开关一端连接；

所述续流二极管阳极、关断回路开关另一端均与低压电源负极相连接。

作为所述Buck型双电源碳化硅双极性晶体管驱动电路的进一步优化方案，高压快速开通支路包括：高压侧第一开关管、高压侧第二开关管、电阻、储能电容，其中，

所述高压侧第一开关管：一端接高压电源，另一端与高压侧第二开关管一端、电阻一端相连；

所述电阻：另一端与储能电容一极连接；